NO173654B - Analogifremgangsmaate for fremstilling av terapeutisk aktive diastereomere 5r,6s-6-(1r-hyrdroksyetyl)-2-(cis-1-okso-3-tiolanyltio)-2-penem-3-karboksylsyrer - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av antibakterielle forbindelser som er diastereomere 5R,6S-6-(lR-hydroksyetyl)-2-(cis-l-okso-3-tiolanyltio)-2-penem-3-karboksylsyrer, dvs. 2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)-varianten av den nedenfor angitte formel (II); og de farmasøytisk akseptable salter og in vivo hydrolyserbare estere derav.

Antibakteriell 5R,6S-6-(lR-hydroksyetyl)-2-(cis-l-okso-3-tiolanyltio)-2-penem-3-karboksylsyre som er en diastereomer blanding av to forbindelser, er tidligere omtalt som et verdifullt antibakterielt stoff, av Hamanaka, US-patent 4.619.924 og Europeisk patentsøknad 130.025. Selv om de har kunnet påvises analytisk, har de rene diastereomere forbindelsene med den gitte struktur hittil ikke vært tilgjengelige. Omtale av en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av den diastereomere blandingen fra racemisk cis-3-(acetyltio)tiolan-l-oksyd, som gjør bruk av blandede diastereomere mellomprodukter som ellers er analoge med dem som nå benyttes, vil gjenfinnes i en Europeisk patentsøknad av Volkmann et al., beregnet offentliggjort 27. mai 1987 under nr. 223.397.

Med hensyn til de foreliggende optisk aktive forløpere, har Brown et al., J. Am. Chem. Soc., vol. 108, s. 2049-2054

(1986) beskrevet syntesen av (S)-3-hydroksytiolan [ved feil-tagelse vist som (R)-isomeren, men i virkeligheten med den omvendte konfigurasjon av foreliggende (R)-3-hydroksytiolan med formel (XI) nedenfor] ved asymmetrisk hydroborering av 2,3-dihydrotiofen. Partiell enzymatisk oksydasjon av racemisk 3-hydroksytiolan av Jones et al., Can. J. Chem., vol. 59, s. 1574-1579 (1981) gjorde det mulig å gjenvinne 3-hydroksytiolan inneholdende et svakt overskudd av (R)-isomeren. Foreliggende optisk aktive forløper (R)-(2-metansulfonyloksyetyl)oksiran [med den nedenfor angitte formel (XIII) hvor R<9> = CH3] og (S)-2-brom-l,4-di-(metansulfonyloksy)butan [med den nedenfor angitte formel Xa, hvor R<8> = CH3] er kjente forbindelser som begge kan fremstilles i henhold til Shibata et al., Heterocycles, vol. 24, s. 1331-1346 (1986); førstnevnte dessuten også etter Boger et al., J. Org. Chem., vol. 46, s. 1208-1210 (1981).

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av den diastereomere penem-forbindelse 5R,6S-6-(lR-hydroksyetyl)-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)-3-karboksylater med den absolutte stereokjemiske formel

hvor R er hydrogen eller pivaloyloksymetyl; og de farmasøytisk akseptable kationiske salter derav når R er hydrogen.

De nevnte farmasøytisk akseptable kationiske salter innbefatter, men er ikke begrenset til, salter av natrium, kalium, kalsium, N,N'-dibenzyletylendiamin, N-metylglykamin (meglumin) og dietanolamin. Foretrukket er kationiske salter av kalium og natrium.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse karakteriseres ved

(a) når R er hydrogen, omsetning av en forbindelse med formel

hvor X er hydrogen eller klor, med minst én ekvivalent av et alkalimetallsalt av 2-etylheksansyre i et reaksjons-inert oppløsningsmiddel i nærvær av trifenylfosfin og tetrakis(tri-

fenylfosfin)palladium, og eventuelt omdannelse av den fremstilte forbindelse til et salt; eller

(b) når R er pivaloyloksymetyl, omsetning av et kationisk salt av en forbindelse med formel

hvor R<6> er en silyl hydroksy-beskyttelsesgruppe, med et organisk klorid- eller bromid-derivat av radikalet R, og fjerning av beskyttelsesgruppen R<6> på kjent måte.

I denne sammenheng viser uttrykket "reaksjons-inert oppløsningsmiddel" til et oppløsningsmiddel som ikke reagerer med utgangsmaterialer, reagenser, mellomprodukter eller produkter på en måte som ugunstig påvirker utbyttet av det ønskede produkt.

De rene diastereomere, antibakterielle forbindelser med formel (II) testes, formuleres og benyttes etter fremgangsmåter mer utførlig beskrevet i det ovenfor omtalte US-patent 4.619.924 (Hamanaka). Innen de humanmedisinske doseringsområder som der er beskrevet er det foretrukne doseringsområde for de nye forbindelsene (II) 10-80 mg/kg/dag både oralt og parenteralt. Tallene tjener kun som illustrasjon, i og med at behandlende lege enkelte ganger vil finne det mer fordelaktig å benytte doseringer utenfor"disse områder. In vivo hydrolyserbare estere, spesielt pivaloyloksymetyl og 1-(etoksykarbonyloksy)-etylesterne foretrekkes ved peroral anvendelse, mens natrium- eller kaliumsaltene er særlig foretrukne ved parenteral bruk.

De etterfølgende eksempler er angitt som illustrasjon.

Eksempel 1

a) Natrium- 3S-( tio( tiokarbonyl) tio) tiolan- lR- oksyd ( Villa, M<* >= Na<+>)

I en flammetørket kolbe ble en oppløsning av 1,78 g

(10 mmol) 3S-(acetyltio)tiolan-lR-oksyd i 6 ml etanol under nitrogen avkjølt til -5°C. Natriumetoksyd (21 vektprosent i etanol, 3,73 ml, 10 mmol) ble tilsatt og blandingen omrørt ved

-5°C i 3 0 minutter, deretter avkjølt til -20°C, hvorpå 3,0 ml (50 mmol) karbondisulfid ble tilsatt og omrøringen fortsatt i 30 minutter. Til dette ble det tilsatt 75 ml vannfri tetrahydrofuran. Den resulterende blanding ble omrørt i noen minutter, podet med krystaller av tittelforbindelsen, avkjølt og holdt ved 15°C og omrørt inntil krystallisasjonen var fullstendig. Blandingen ble filtrert, vasket med kald tetrahydrofuran og deretter med etyleter. De resulterende krystaller ble luft-tørket under nitrogen for å gi 2,10 g tittelprodukt solvatisert med 0,5 molar ekvivalenter tetrahydrofuran. Ytterligere 592 mg ble gjenvunnet ved opparbeidning av moderluten; smp. 120-121°C (dekomp.), sortner ved 155-156°C; [o]D = -79,52° (c = 0,05, i H20) . b) 3S,4R-3-[1R-1-(dimetyl-t-butylsilyloksy)etyl]-4-[lR-okso-3S- tiolanyltio( tiokarbonvl) tiol- 2- azetidinon ( VI. R<7>=H,

R<6>=Me2tBuSi)

I en flammetørket kolbe ble en oppløsning av 3R,4R-4-acetoksy-3-[IR-(dimetyl-t-butylsilyloksy)etyl]-2-azetidinon [1,87 g, 6,5 mmol; Leanza et al., Tetrahedron 39, s. 2505-2513

(1983)] i 20 ml isopropylalkohol og CS2 (0,15 ml, 2,5 mmol) kombinert under nitrogen og avkjølt til 3°C. Produktet fra trinn a) (1,36 g, 5 mmol) ble tilsatt porsjonsvis hvorunder temperaturen ble holdt ved 3°C. Etter 0,5 timer ved 3°C ble reaksjonen avbrutt med 4 0 ml mettet ammoniumkloridoppløsning og blandingen deretter tilsatt 50 ml etylacetat. Det organiske lag ble fraskilt og det vandige lag ekstrahert med ytterligere 2 x 25 ml etylacetat. De kombinerte etylacetatlagene ble vasket 2 x 20 ml H20 og 2 x 20 ml 20% CaCl2, tørket over MgS0A, filtrert og konsentrert i vakuum for å gi det rå tittelprodukt, 3,04 g. Sistnevnte ble oppløst i ca. 2 ml aceton og dråpevis tilsatt isopropyleter inntil utfelling av faststoff startet, hvorpå blandingen ble omrørt i 1 time og deretter under omrøring hurtig tilsatt 120 ml petroleter. Det resulterende faststoff ble frafiltrert, lufttørket, deretter tørket i vakuum og tilslutt krornatografert på silikagel ved bruk av 19:1 etylacetat:metanol som eluent for å gi 1,3 5 g (61%) renset tittelprodukt. Omkrystallisasjon fra 4 ml aceton etter samme fremgangsmåte ga 1,15 g produkt; [a]D = +109,36°

(c = 0,20, CHC13) , pnmr (CDC13) (delta) (ppm) 300 MHz: 0,05 (s, 3H) , 0,86 (s, 9H) , 1,18 (s, 3H) , 1,74 (s, 2H) , 2,68 (m, 3H) , 2,82 (m, 1H), 3,17 (m, 2H), 3,74 (q, 1H), 4,25 (t, 1H), 4,52 (t, 1H), 5,61 (s, 1H), 6,52 (s, 1H), 7,20 (s, 1H).

c) 3S,4R-N-[(2-klorallyloksy)oksalyl]-3-[lR-(dimetyl-t-butylsilyl-oksy)etyl]-4-[lR-okso-3S-tiolanyltio(tiokarbonyl)-tiol- 2- azetidinon ( VI. R6=Me, tBuSi, R7=C0C00CH, CC1CH,)

En flammetørket, trehalset kolbe forsynt med en dråpetrakt og et lavtemperatur-termometer ble under N2-atmosfære tilsatt produktet fra trinn b) (878 mg, 2 mmol) og 15 ml tørr metylenklorid (sendt gjennom nøytral

aluminiumoksyd). Reaksjonsblandingen ble avkjølt til -50° til

-55°C innvendig temperatur og tilsatt N,N-diisopropyletylamin (0,45 ml, 2,6 mmol), hvorunder temperaturen ble holdt lavere enn 50°C. Deretter ble 2-klorallyl-oksalofluorid (0,34 ml, 2,6 mmol) tilsatt så raskt som mulig, hvorunder temperaturen igjen ble holdt lavere enn 50°C, og reaksj onsblandingen ble omrørt i 50 minutter til ved -50° til -55°C. Reaksjonen ble avbrutt med 15 ml H20, hvorpå blandingen fikk oppvarmes til 0°C og ble fortynnet med 2 0 ml frisk CH2C12. Det organiske lag ble fraskilt, vasket 1 x 15 ml H20, 1 x 20 ml pH 7 buffer og 1 x 25 ml mettet NaCl, tørket over MgS0A, filtrert og konsentrert i

vakuum for å gi 1,05 g tittelprodukt som et gult skum, som i sin helhet ble benyttet direkte i det neste trinn.

d) 2-klorallyl-5R,6S-6-[IR-(dimetyl-t-butylsilyloksy)etyl]-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)-2-penem-3-karboksylat

( IV, RA=Me, tBuSi, R5=CH, CC1CH-,)

En flammetørket, trehalset kolbe forsynt med en kjøler og en utlignende dråpetrakt ble under N2-atmosfære tilsatt produktet fra tinn c) (1,05 g, 2 mmol) og 80 ml etanol-fri kloroform. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet til svakt tilbakeløp og trietylfosfitt (0,74 ml, 48 mmol) i 10 ml etanol-fri kloroform dråpevis tilsatt i løpet av 10 timer. Blandingen ble holdt under svakt tilbakeløp i 10 timer til. Reaksjonsblandingen ble avkjølt til romtemperatur og konsentrert i vakuum. Residuet ble oppløst i 5 ml etylacetat. Isopropyleter (40 ml) ble tilsatt dråpevis under omrøring fra krystallisasjons-start. Tilslutt ble 40 ml petroleter tilsatt dråpevis, blandingen filtrert og faststoffet tørket for å gi 0,47 g (44%) produkt; smp. 140-141°C; [a]D = +36,78° (c = 0,5, CHC13) .

e) 2-klorallyl-5R,6S-6-(lR-hydroksyetyl)-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio) - 2- penem- 3- karboksvlat ( IV, R<4>=H, R5=CH, CC1CH,')

En flammetørket, trehalset kolbe forsynt med et termometer og to dråpetrakter ble under N2-atmosfære ble tilsatt produktet fra trinn d) (0,25 g, 0,46 mmol) og 0,5 ml tørr tetrahydrofuran. Til den omrørte reaksjonsblandingen ble det tilsatt iseddik (0,26 ml, 4,6 mmol), fulgt av tetrabutylammoniumfluorid i tetrahydrofuran (IM, 1,38 ml). Den resulterende oppløsning ble omrørt i 16 timer ved romtemperatur, fortynnet med 15 ml etylacetat og 4 ml vann, pH justert til 6,4 med kaliumacetat, lagene separert og det organiske lag vasket 3 x 3 ml vann. Sistnevnte ble kombinert og ekstrahert 3 x 3 ml CH2C12. De kombinerte organiske lagene (etylacetat og CH2C12) ble tørket over Na2SO<,, filtrert og konsentrert i vakuum for å gi et råprodukt, 0,4 6 g. Råproduktet ble tatt opp i 25 ml etylacetat og vasket 3 x 6 ml H20. Det organiske lag ble tørket over Na2S04, filtrert og inndampet for å gi renset tittelprodukt, 88 mg; smp. 177-178°C; [a]D = +45,28° (c = 0,25 i dimetylsulfoksyd).

f) Natrium-5R,6S-6-(lR-hydroksyetyl)-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)- 2- penem- 3- karboksylat ( II, R=Na)

En flammetørket kolbe svøpt i aluminiumfolie ble under N2 tilsatt produktet fra trinn e) (3,60 g, 8,5 mmol) i 115 ml avgasset CH2C12, hvorpå trifenylfosfin (0,72 g, 2,75 mmol), natrium-2-etylheksanoat (6,72 ml av 1,39M i etylacetat,

9,34 mmol) og tetrakis(trifenylfosfin)palladium (0,72 g,

0,62 mmol) ble tilsatt. Reaksjonsblandingen ble omrørt ved romtemperatur i 50 minutter, hvorpå 72 mg hver av trifenylfosfin og tetrakis(trifenylfosfin)palladium ble tilsatt og reaksjonsblandingen omrørt ved romtemperatur i 20 minutter til. Etylacetat av HPLC-kvalitet (150 ml) ble tilsatt til reaksjonsblandingen i løpet av 15 minutter. Reaksjonsblandingen ble filtrert og faststoffet lufttørket for å gi råproduktet, 4,97 g. Sistnevnte ble oppslemmet med 45 ml etylacetat i 45 minutter, filtrert og tørket for å gi 3,96 g av det fremdeles rå produkt. Sistnevnte ble tatt opp i 70 ml vann, behandlet med aktivkull, filtrert og filtratet frysetørket for å gi tittelproduktet, 2,63 g.

Eksempel 2

5R,6S-6-(lR-l-hydroksyetyl)-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)-2-penem- 3- karboksylsyre ( II. R = H)

Natriumsaltet fra det foregående eksempel (2,63 g) ble oppløst i 8 ml H20 og avkjølt til 0-5°C. pH ble justert til 2,45 med IN HC1 da produktet begynte å krystallisere. Blandingen ble omrørt ved 0-5°C i 4 5 minutter, filtrert, vasket med litt H20 og tørket for å gi 2,16 g av tittelproduktet som et hvitt faststoff; smp. 135°C (dekomp.); [a]D = +366,01° (c =

1 i dimetylsulfoksyd).

Eksempel 3

Sterilt natrium-5R,6S-6-(lR-hydroksyetyl)-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)- 2- penem- 3- karboksylat ( II. R = Na)

Produktet fra det foregående eksempel (1,95 g) ble suspendert i 60 ml H20 og avkjølt til 0-5°C. Under bibehold av det samme temperaturområde og under kraftig omrøring ble pH justert fra 2,98 til en konstant pH på 6,00 ved dråpevis tilsetning av NaOH (4,2 ml av IN, deretter 10,75 ml av 0,1N). Oppløsningen ble millipore-filtrert over i en steril kolbe og frysetørket (om ønsket, frysetørket etter oppdeling for å oppnå den ønskede dosering sterile hetteglass) for å oppnå det sterile tittelprodukt, 1,926 g, som, om ikke allerede oppdelt, kan fordeles på ampuller i det ønskede doseringsnivå. Dette rensede produkt har smp. 158°C (dekomp.); [a]D = +81,31° (c =1

i H20) .

For parenteral dosering, oppløses det sterile natriumsalt i sterilt vann for injeksjon.

Eksempel 4

a) Tetrabutylammonium-5R,6S-6-[IR-(dimetyl-t-butylsilyloksy) -etyl]-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)-2-penem-3-karboksvlat ( IV . R4=Me, tBuSi. R5=TBA- salt)

Produktet fra Eksempel ld) (0,80 g, 1,5 mmol) ble omsatt etter fremgangsmåten i Eksempel lf) for å danne det intermediære natriumsalt in situ. Reaksjonsblandingen ble fortynnet med 35 ml etylacetat og 4 ml eter, vasket 3 x 10 ml H20, og det organiske lag ble ytterligere fortynnet med 35 ml heksan, og tilslutt vasket 3 x 20 ml H20. De 6 vandige lagene ble kombinert og deretter tilsatt tetrabutylammonium-hydrogensulfat (0,51 g, 1,5 mmol) og NaHC03) (0,25 g, 3 mmol) i 5 ml H20. Etter omrøring i 15 minutter og utsalting med Na2SO<,, ble det ønskede produkt ekstrahert over i CH2C12 (3 x 90 ml), tørket (Na2SOJ , behandlet med aktivkull, filtrert og konsentrert i vakuum for å gi tittelproduktet, 0,80 g; pnmr (CDC13) delta (ppm) 300 MHz: 0,05 (s, 6H), 0,85 (s, 9H), 0,99 (t, 12H), 1,28 (d, 3H), 1,30-1,50 (m, 8H), 1,50-1,70 (m, 8H), 2,50-2,82 (m, 4H), 2,96-3,10 (m, 1H), 3,05-3,42 (t, 8H), 3,45-3,62 (m, 2H), 3,80-3,92 (m, 1H), 4,05-4,18 (m, 1H), 5,42 (s, 1H) .

b) Pivaloyloksymetyl-5R,6S-6-[IR-(dimetyl-t-butylsilyloksy)-etyl]-2-(lR-okso-3S-tiolanyltio)-2-penem-3-karboksylat

( IV, RA=Me2 tBuSi , R5=CH,- C— CO- C f CH,),

I flammetørket glassutstyr ble produktet fra trinn a)

(0,80 g, 1,13 mmol) oppløst under N2 i 11 ml aceton. Klormetyl-pivalat (0,25 ml, 1,71 mmol) ble tilsatt og blandingen omrørt i 16 timer ved romtemperatur, inndampet i vakuum, og tilslutt

under høyvakuum, for å gi tittelproduktet, 1,05 g; pnmr (CDC13) delta (ppm) 300 MHz: 0,05 (s, 6H), 0,88 (s, 9H), 1,20 (s, 9H), 1,24 (d, 3H), 2,4-2,6 (m, 4H), 3,05-3,12 (m, 1H), 3,6-3,90 (m, 3H) , 4,15-4,28 (m, 1H) , 5,59 (s, 1H) , 5,81 (q, 2H, Jab =

12,5 Hz).

Tittelproduktet kan alternativt fremstilles trinnvis etter fremgangsmåtene i Eksempel lc-e) under bruk av ekvivalente mengder pivaloyloksymetyl-oksalofluorid i stedet for 2-klorallyl-oksalofluorid i Eksempel lc).

c) Pivaloyloksymetyl-5R,6S-6-[(lR-hydroksyetyl-2-(lR-okso-3S- tiolanyltio)- 2- penem- 3- karboksvlat ( II, R=CH,- 0- CC— C ( CH,) 3)

Etter fremgangsmåten i Eksempel le), ble produktet fra det foregående trinn b) (0,40 g, 0,69 mmol) omdannet til foreliggende tittelprodukt. For isolering ble reaksjonsblandingen fortynnet med 4 5 ml etylacetat og vasket 4 x 9 ml H20. Vaskevannet ble kombinert og ekstrahert 3 x 9 ml etylacetat. De organiske lag ble kombinert, vasket 2 x 9 ml mettet NaCl, tørket, filtrert og konsentrert i vakuum, tilslutt under høyvakuum, for å gi råproduktet> 0,2 8 g. Sistnevnte ble hurtigkromatografert på en 40 mm x 25 cm kolonne silikagel, først under eluering med 1:9 etylacetat:tetrahydrofuran (50 ml fraksjoner 1-10) og deretter med 50 ml fraksjoner tetrahydrofuran. Fraksjonene 18-44 ble kombinert, inndampet til tørrhet og residuet omrørt med 70 ml etylacetat og filtrert for å gi renset tittelprodukt, 0,193 g; pnmr (CDC13) delta (ppm) 300 MHz: 1,18 (s, 9H) , 1,29 (d, 3H, J=6,3Hz), 2,12 (bs, 1H), 2,6-2,9 (m, 4Hz), 3,1-3,2 (m, 1H), 3,6-3,90 (m, 3H), 4,20-4,32 (m, 1H), 5,64 (s, 1H), 5,76 (q, 2H, JAB=12 , 5Hz) .

Claims (1)

1. Analogifremgangsmåte for fremstilling av et terapeutisk

   aktivt penem med den absolutte stereokjemiske formel

   hvor R er hydrogen eller pivaloyloksymetyl; eller et farmasøytisk akseptabelt kationisk salt derav når R er hydrogen, karakterisert ved(a) når R er hydrogen, omsetning av en forbindelse med

   formel

   hvor X er hydrogen eller klor, med minst én ekvivalent av et alkalimetallsalt av 2-etylheksansyre i et reaksjons-inert oppløsningsmiddel i nærvær av trifenylfosfin og tetrakis(trifenylfosfin)palladium, og eventuelt omdannelse av den fremstilte forbindelse til et salt; eller (b) når R er pivaloyloksymetyl, omsetning av et

   > .icionisk salt av en forbindelse med formel

   hvor R<6> er en silyl hydroksy-beskyttelsesgruppe, med et organisk klorid- eller bromid-derivat av radikalet R, og fjerning av beskyttelsesgruppen R<6> på kjent måte.